Funzione del genoma (DNA) Struttura del DNA cromosomale Il gene: informazione genetica La struttura del gene Il codice genetico Concetto di mutazione: ogni cambiamento ereditabile nella sequenza del DNA. Dal punto di vista operativo la mutazione deve conferire un fenotipo per essere facilmente identificabile, altrimenti puo’ essere considerata silente. Le mutazioni non sono necessariamente solo cromosomali ma anche relative ad altri elementi genetici (mitocondri, plasmidi etc).

Tipi di mutazioni: Sostituzione di base (transizioni PuPu, PyPy o trasversioni PuPy) Inserzione o delezione di base/i Inversioni e trasposizioni (ricombinazioni, elementi trasponibili) Traslocazioni e non-disgiunzioni Effetto delle mutazioni: Mutazioni missense Mutazioni nonsense Spostamento di fase di lettura Attivazione o inattivazione dell’espressione di geni Riassetti strutturali o perdita di porzioni di genoma, alterazioni di ploidia

I sistemi di riparazione della cellula possono intervenire prima o dopo la replicazione del DNA danneggiato. La cellula riconosce il danno e usa il filamento opposto per ripararlo: excisione e ripolimerizzazione (più usato) o dopo la replicazione, per ricombimazione del gap col filamento appena replicato (meno frequente). Questi sistemi di riparo si chiamano error free.

Altri sistemi di riparazione sono invece error prone, in quanto non sono in grado sempre di ripristinare la sequenza originale pre-lesione. Intervengono quando I danni da mutazione sono eccessivi (es. Condizioni di induzione della mutagenesi). Sopravvivenza a costo di mutazioni, Stato normale: LexA reprime Stato di emergenza: si attivano i geni SOS La lesione viene copiata introducendo una mutazione

Composti che agiscono come analoghi di base nella sintesi del DNA Mutageni chimici Composti che agiscono come analoghi di base nella sintesi del DNA Reagenti che alterano le basi del DNA Composti che si intercalano alle basi del DNA Esempi: Bromouracile: si sostituisce alla timina ma si appaia meglio alla guanina  Acido nitroso: deamina ossidativamente le basi  Idrossilamina: attacca specificamente la citosina  Alchilanti (l’etil-metan-solfonato o la metil-nitro-nitrosoguanidina) alterano la capacita’ di appaiarsi alle basi alchilando O e/o N  Bromuro d’etidio e derivati dell’acridina (eteropoliciclici ); si intercalano alle basi del DNA (meccanismo: stabilizzano i loopout?). Sono particolarmente attivi su elementi extracromosomali (plasmidi, mitocondri)

Mutageni fisici: Calore Radiazioni UV: induce la dimerizzazione di pirimidine adiacenti (TT, TC e CC ). Le cellule hanno evoluto dei sistemi di riparazione da danni da UV che excidono i dimeri o riparano il gap lasciato dalle polimerasi in corrispondenza del dimero. Se le radiazioni sono abbondanti, si inducono I sistemi error prone Radiazioni ionizzanti X,  e : creano una moltitudine di lesioni nel DNA (anche a livello cromosomico) e non sono facilmente controllabili

Trattamenti successivi alla mutagenesi Fissaggio della mutazione: dopo il trattamento mutageno, bisogna consentire alla popolazione di stabilizzare la mutazione (trasformazione di una ‘lesione’ in mutazione stabile vera e propria) tramite 1-2 duplicazioni cellulari Selezione dei sopravvissuti (terreno ricco) Trasferimento in terreno selettivo oppure ‘screening’ del fenotipo